袁皓月

摘 要：国内造船厂对VOCs收集处理的解决方案上提出了不同方向的意见，本文对主流的三种方案从运行原理、各自的优劣势进行了简要的分析。

关键词：挥发性有机化合物;船舶制造;吸附;涂装;活性炭;沸石滚轮

中图分类号：U673.38           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）10-0129-02

国家颁布的《环境保护法》和《大气污染防治法》要求各企业要从源头开始对VOCs进行管制，在生产过程和后排放管理等各方面进行全系统无遗漏的控制。目前，17个省份已经就如何进行VOCs排放收取费用出台了相关政策。VOCs的减排能力和环保高效生产能力正在成为我国各制造型企业的核心竞争力、甚至成为部分企业生死存亡的头等大事。

国家颁布的“VOCs十三五整改方案”中，主要从使用的涂料、各种涂装工艺、废气排放处理等三方面对造船行业提出相关要求。本文以周边船厂为例，主要从废气收集与处理的角度进行简要分析。

1背景

案例中的船厂每个喷漆房设计风量40000m3/h，其中每两个喷漆房合用一套40000m3/h处理量的活性炭吸附+催化燃烧脱附废气处理装置，废气排放时经初步检测未能达到国家标准，目前存在的问题：

（1）喷漆房过滤器未能全部过滤油漆雾，导致活性炭表面附着油漆，在吸附过程中造成气流不畅通风压增大;

（2）因活性炭附着油漆，为避免活性炭起火，脱附过程中温度只能设定在110度以下，催化室温度过低，脱附效果不佳;

（3）由于采用物理性吸附，故随操作时间之增加，吸附剂将逐渐趋于饱和现象，此时则须进行脱附再生或吸附剂更换工作。目前设备活性炭脱附不完全，致使活性炭吸附能力快速下降，吸附的效果变差，机器运转一段时间后排放数值逐渐升高。

2废气排放数据

在涂装车间不同工况运转时，废气排放口收集的排放浓度为30～65mg/m?不等，对照《船舶工业大气污染物排放标准》的标准：VOCs排放浓度≤50mg/m?（各类污染物排放限值见表1）。在车间满负荷运转的情况下，喷涂时的排放没有达到预期效果，目前该车间采用降低喷涂工作量的方式使得排放浓度达标。

3整改方案选择

3.1增加前置滤器+加大吸附箱数量

为了避免颗粒及油漆雾进入到吸附净化装置系统，确保吸附处理系统的气源干净、干燥。该方案采用了网状结构制成的金属构架，内部添加过滤材料。过滤材料为DPA油漆过滤器，由镀锌框架，内夹复合袋式多孔吸附油漆材料制作，每块DPA油漆过滤器最大能吸附20kg漆雾颗粒，可以对废气中的固体颗粒杂质进行拦截，使后续活性炭吸附更加充分。

由于目前吸附箱过小，导致活性炭过滤面积不足，该方案需增加2个吸附箱，增加吸附和脱附时间。由于进入吸附箱的待处理空气已经经过了过滤，使得脱附温度可以提高到110～120度，并选用800g/kg左右的钯（贵金属）作为催化剂，使得活性炭脱附彻底，提高活性炭使用寿命。该方案还需增加温度检测以及惰性气体灭火系统，保证系统安全运行。

3.2采用活性炭纤维代替目前活性炭颗粒

该方案的与第一套方案的主要区别为用活性炭纤维代替活性炭颗粒。该方案将活性炭纤维制作成圆筒状，在用活性炭纤维量罐的内部，留有一定的空间，以确保均匀的空气分布，气流组织为垂直流，即气流通过炭纤维的结构组织层，使其强大的微孔结构充分利用，在实际应用设计过程中，通过增加其厚度，达到更好的净化效率，净化效率预计达到95%以上。其他改造流程与方案一一致，目前这种方案使用较少。

3.3沸石转轮+RTO方案

该方案采用“漆雾预过滤+沸石分子筛转轮吸附浓缩+蓄热式氧化炉RTO”组成系统的工艺进行涂装废气处理，整个系统分为5个流程（原理图见图1）。

（1）气体初步过滤流程：车间喷漆废气经车间漆雾过滤器将占比较大的大颗粒漆雾进行初步收集，另设三或四级预处理装置，使得废气中的颗粒物得到再次过滤。

（2）气体吸附的流程：废气在引风机作用下经过管道进入沸石分子筛转轮，当废气流经转轮后，其中的VOCs气体分子吸附到分子筛微孔道表面当中，其余的气体随之排除， 这部分气体便得以净化，净化后的气体可以通过烟囱达标排放。

（3）气体脱附的流程：VOCs气体分子被分子筛吸附后，被送至转轮的脱附区，由高温气体（190～220℃）进行反向脱附，经过脱附处理后的气体变成了高浓度低风量气体，由被风机送至RTO进行焚烧处理，变为无害的二氧化碳和水，脱附所用的热风来源于RTO一小部分热量。

（4）冷却气体流程：转轮设置有冷却区域，使得吸附温度不会高于40℃，以确保维持较高的吸附效率。随着转轮持续转动，吸附动作、脱附动作、冷却系统循环不断工作，确保废气处理高效持续稳定的运转。

（5）蓄热燃烧环节：脱附出来的高浓度有机废气通过RTO氧化室高温区使废气中的VOCs燃烧分解后变成了二氧化碳和水，高温气体的热量被氧化陶瓷蓄热“存储起来”用于预热新进入的有机废气，从而节省了燃烧能源，有效地节约了成本。

4 三种方案优劣势对比

4.1“增加前置滤器+加大吸附箱数量”方案

优势：初期投入成本低，与现有设备兼容，改造难度小。

劣势：需增加的活性炭箱及相关设施空间占用面积大，利用现有空间内很难布置;前置滤器如对漆雾捕捉不完全，活性炭箱仍有起火风险。

4.2“采用活性炭纤维代替目前活性炭颗粒”方案

优势：活性炭纤维吸附效率高，后期维护成本较低。

劣势：活性炭纤维在吸附容纳能力远不如活性炭颗粒，使得该方案的吸附材料饱和较快，需增加比方案一数量更多的吸附箱，来保证吸附效果;活性炭纤维与目前碳纤维颗粒所使用的吸附箱结构不同，需重新制作，初期投入大;另外，活性炭纖维也存在漆雾附着后起火风险。

4.3“沸石转轮+RTO方案”方案

优势：该方案彻底解决了活性炭起火风险问题;可对废气进行直接燃烧，较前两种方案相比，燃烧最充分。

劣势：该方案设备投入成本为三种方案中最高;对于VOCs浓度变化较大的涂装房来说，在浓度低于燃烧浓度时需用天然气辅助燃烧，运行成本非常高;在运行过程中需不断保持设备燃烧运转，一旦停止运转再次启动需要较长启动时间以及较高的燃气费用。

5结论

国内绝大部分造船厂在VOCs收集处理解决方案上一直在不断探索，真正实施落地并运转良好的并不多见。三种方案各有利弊，各家企业可以根据自身情况选择相应解决对策，尽早将VOCs处理方案提上议事日程。

参考文献：

[1] 刘司轶.船舶制造业VOCs末端治理技术分析与应用[J].涂料工业，2018，48（09）：34-38.

[2] 李建国.造船行业VOCs减排对策[J].青岛远洋船员职业学院学报，2014，35（03）：71-74.